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도시바 - 노트북 구동하는 연료전지 개발

이 기사는 1개의 페이지로 구성되어 있습니다.	등록일시 : 2003-03-06 오전 10:26:56

노트북과 직접 연결되어 전력을 공급하는 연료전지

정보화 사회인 지금 무선 네트워크 환경이 점점 확산 됨에 따라 모바일기기의 중요성이 부각고 있으며 보급 또한 빠른 속도로 늘어나고 있다.

이러한 환경에 탄력을 받아 노트북이나 휴대전화 등의 대표적인 모바일 기기들은 날로 CPU클럭 스피드가 급격히 발전하고 있으며 고화질의 영상을 출력해주는 디스플레이 장치와 성능에 있어서 눈부신 발전을 보여주고 있다.

하지만, 성능이 발전함에 따라 소비전력이 증가하는 것은 어쩔 수 없이 감수를 해야할 일이다.

물론, 각 부품의 효율을 증가시키거나 전원절약 시스템을 사용함으로써 배터리의 사용시간을 늘리려는 노력이 꾸준하게 진행되고 있지만 현재로소는 성능을 줄여서 사용시간을 연장시키는 임시방편에 불과할 뿐이다.

제조사들은 근본적으로는 한계를 드러낸 리듐이온 배터리를 대체 할만한 전지의 개발에 박차를 가하고 있다.

이에 도시바는 노트북을 구동하는 메탄올 형의 연료전지(DMFC)의 개발에 성공했으며 2004년까지 상용화를 목표로 하고 있다고 발표했다.

이 제품과 같이 노트북에 직접 연결 되는 타입의 연료전지를 개발한 것은 도시바가 세계에서 최초이며 차후에는 현재의 리듐이온 배터리를 대신할 수도 있는 것이 된다.

발표에 사용된 제품은 275 X 75 X 40mm의 외형에 900g이라는 중량을 지니고 있으며 11V의 출력전압을 가지며 평균 12W, 최대 20W의 전력을 공급해 줄 수 있다.

주원료가 되는 메탄올은 카트리지의 형태로 교환이 가능하며 100cc짜리와 50cc짜리 두 가지의 형태를 띈다.

100cc짜리가 50 X 65 X 35mm의 크기에 120g의 무게를 갖고 50cc짜리가 33 X 65 X 35mm의 크기에 72g의 무게를 갖는다.

제품에 대해서 조금 더 이야기 하자면, 기존의 연료전지가 반응이 잘 되는 메탄올 3~6%의 농도로 저장을 하므로 메탄올이 축적되는 밀도가 낮은 만큼 커다란 연료 저장용 탱크를 필요로 했는데, 새로 개발된 장치에는 “희석 순환 시스템”이라는 기술을 채용해서 메탄올을 고농도로 축적하여 탱크의 크기를 줄이는 것에 성공했다.

여기서 “희석 순환 시스템”이란 다음과 같다.

연료탱크에서 고농도의 메탄올을 축적시키는 대신 연료가 공급이 될 때, 반응이 일어나는 곳 직전에서 발전을 위한 최적 농도로 자동적으로 조정이 되는 기능을 말하는 것이다.

즉, 발전을 위한 화학반응을 하고 난 후에는 부산물로 물이 생성되는데, 여기서 생성되는 물로 그 다음에 공급되는 고농도 메탄올의 농도를 적당하게 희석 시켜주는 원리를 가지고 있는 것이다. 이 기술의 채용으로 인해 탱크의 크기는 기존의 1/10으로 소형화 되었다고 할 수 있다.

그 다음은 노트북과의 직접적인 연결시에 본체의 상황에 맞게 자동적으로 발전 모드를 선택하도록 되었다는 것이다.

이로 방식으로 효율적인 발전을 일으킴으로써 전력의 낭비 없이 장시간의 전지사용이 가능해 졌으며, 처음 노트북의 전원이 들어갈 때처럼 급격한 부하의 변동에 대응하기위해 발전된 전력을 모아두는 “축전 시스템”을 탑재하여 안정성을 크게 도모했다.

또한, 현재 사용하고 있는 리듐이온 배터리와의 병행을 위해서 접속부를 공통화 함으로써 기존 제품과의 호환에도 아무런 문제가 없도록 했다.

마지막으로는 연료전지의 소형화를 구현하기위해 저장되는 메탄올의 농도나 공급량, 공기의 주입, 발전온도 등을 최적화 시켰으며, 각 운전모드에 적당한 제어가 가능하도록 소형 펌프와 센서를 채용하는 한편, 신소재를 이용한 내부설계로 효율의 극대화를 이루었다.

-참고사항-

연료 전지란?
연료전지란 수소와 산소의 화학 반응으로 전기를 생산하는 일종의 발전기에 해당한다. 혹시 독자 여러분들께서는 중학교나 고등학교 때 배운 “물의 전기분해”를 기억하시는가?

쉽게 말하자면 연료전지라는 것은 물을 전기 분해하여 수소와 산소가 발생하는 반응을 반대로 한 것이다.(이렇게 반대로 하는 것을 역반응이라고 한다.)

즉 수소와 산소를 반응시켜서 전기에너지와 열에너지를 얻는 것이다. 산소는 공기에 21%에 해당할만큼 풍부하게 포함이 되어있기 때문에 효율적이며 수소원으로는 천연가스(메탄)을 사용하게 되는 것이다.

언뜻 듣기로 “연료전지”라고 하면 무언가를 불에 태워서 그것의 열에너지를 이용해서 전기에너지를 얻는 것으로 이해하기 쉽지만, 실제로는 그 자체가 직접적인 발전을 수행한다고 보면 된다.

연료전지는 조용하며, 공해가 배출되지도 않고, 효율에 있어서도 발전효율 40%와 난방효율 80%라는 최고 수준의 효율을 자랑하기 때

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